TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Messen von störbehafteten Größen, insbesondere von Spannungen oder Strömen, welche mit einer periodischen Störung behaftet sind.The present application relates to methods and apparatus for measuring parasitic quantities, in particular voltages or currents that are subject to a periodic disturbance.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, eine Größe, beispielsweise einen Strom oder eine Spannung, zu messen und auf Basis dieser Messung eine Steuerung oder Regelung durchzuführen. Ein Beispiel hierfür ist das Messen eines Stroms in einem Elektromotor, wobei auf Basis der Strommessung dann wiederum der Elektromotor gesteuert wird. Eine andere Anwendung ist das Messen von Strömen in Gleichrichtern, beispielsweise für Solarzellen. Bei derartigen Vorrichtungen werden periodische Steuersignale, beispielsweise zum Antreiben des Motors oder zum Steuern des Gleichrichtens, verwendet. Diese periodischen Steuersignale können periodische Störungen in zu messenden Signalen verursachen, so dass z.B. bei einer Strom- oder Spannungsmessung ein mit einer periodischen Störung beaufschlagtes Signal gemessen wird. Für manche Anwendungen können diese periodischen Störungen in dem gemessenen Signal unerwünscht sein. Neben den periodischen Störungen können bedingt durch die Steuersignale auch einzelne Spitzen in dem gemessenen Signal auftreten, welche ebenfalls unerwünscht sein können. Auch bei anderen Anwendungen kann ein interessierendes Signal von periodischen Störungen überlagert sein.In many applications it is desirable to measure a quantity, for example a current or a voltage, and to perform a control or regulation based on this measurement. An example of this is the measurement of a current in an electric motor, wherein the electric motor is in turn controlled on the basis of the current measurement. Another application is the measurement of currents in rectifiers, for example for solar cells. In such devices periodic control signals, for example for driving the motor or for controlling the rectification, are used. These periodic control signals can cause periodic disturbances in signals to be measured, so that e.g. in a current or voltage measurement, a signal subjected to a periodic disturbance is measured. For some applications, these periodic perturbations in the measured signal may be undesirable. In addition to the periodic disturbances may occur due to the control signals and individual peaks in the measured signal, which may also be undesirable. In other applications, a signal of interest may be superimposed by periodic perturbations.
Verschiedene, herkömmliche Lösungen weisen verschiedene Nachteile wie beispielsweise Empfindlichkeit gegenüber Spannungs- oder Stromspitzen oder vergleichsweise hohe Verzögerungen auf, wobei derartige hohe Verzögerungen beispielsweise bei Regelschleifen zu Instabilitäten führen können.Various conventional solutions have several disadvantages, such as sensitivity to voltage or current spikes, or comparatively high delays, and such high delays can lead to instabilities in control loops, for example.
Aus der DE 102 52 756 A1 ist ein Analog-Digital-Wandler mit verbesserter Auflösung bekannt. Um die Auflösung des Analog-Digital-Wandlers zu verbessern, wird dabei vorgeschlagen, ein zu wandelndes Analogsignal mit einem periodischen Hilfssignal zu überlagern, das überlagerte Signal abzutasten und mittels des Analog-Digital-Wandlers in digitale Ausgangswerte zu wandeln. Aus den digitalen Ausgangswerten lässt sich z.B. durch Mittelwertbildung ein Ausgangswert mit höherer Auflösung ermitteln. From the DE 102 52 756 A1 An analog-to-digital converter with improved resolution is known. In order to improve the resolution of the analog-to-digital converter, it is proposed to superimpose an analog signal to be converted with a periodic auxiliary signal, to sample the superimposed signal and to convert it into digital output values by means of the analog-to-digital converter. From the digital output values, it is possible to determine an output value with higher resolution, for example by averaging.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Möglichkeiten bereitzustellen, eine störbehaftete Größe wie beispielsweise einen Strom mit möglichst geringer Verzögerung messen zu können. It is therefore an object of the present application to provide ways to measure a noisy size such as a stream with the least possible delay.
KURZZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele. There is provided an apparatus according to claim 1 and a method according to claim 14. The subclaims define further embodiments.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 1 FIG. 10 is a block diagram showing a device according to an embodiment. FIG.
2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. 2 is a flowchart illustrating a method according to an embodiment.
3 zeigt Signale zur Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen. 3 shows signals for illustrating embodiments.
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 4 FIG. 10 is a block diagram showing a device according to an embodiment. FIG.
5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise von Ausführungsbeispielen. 5 FIG. 13 is a diagram for illustrating the operation of embodiments. FIG.
6 ist ein Diagramm mit Signalen zur Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen. 6 FIG. 13 is a diagram of signals for illustrating embodiments. FIG.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Es ist zu bemerken, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiel dienen und nicht als einschränkend auszulegen sind. Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail. It should be understood that these embodiments are merely exemplary in nature and are not to be construed as limiting.
Auch wenn manche Ausführungsbeispiele mit einer Vielzahl von Eigenschaften oder Merkmalen beschrieben werden, ist dies nicht dahingehend auszulegen, dass diese Eigenschaften oder Merkmale essentiell sind. Andere Ausführungsbeispiele können weniger Merkmale oder Eigenschaften und/oder alternative Merkmale oder Eigenschaften aufweisen. Zudem können Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Although some embodiments are described with a variety of features or features, it should not be construed that these features or features are essential. Other embodiments may have fewer features or properties and / or alternative features or properties. In addition, features of different embodiments can be combined with each other, unless otherwise specified.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird ein mit einer periodischen Störung beaufschlagtes Signal mit einer Abtastfrequenz digitalisiert, insbesondere in Multibit-Abtastwerte gewandelt. Dann wird eine Mittelung über eine Anzahl der Multibit-Abtastwerte durchgeführt, welche der Periodendauer der Störung oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon entspricht. In some embodiments, a signal subjected to a periodic disturbance is digitized with a sampling frequency, in particular converted into multi-bit sampling values. Then, an averaging is performed over a number of the multi-bit samples corresponding to the period of the disturbance or an integer multiple thereof.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine derartige Mittelung mehrmals zeitlich versetzt in jeder Periode der Störungen beginnen. So kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Verzögerung, welche durch die Mittelwertbildung entsteht, verringert werden.In some embodiments, such averaging may begin several times at different times in each period of the disturbances. Thus, in some embodiments, a delay, which results from averaging can be reduced.
Beispiele für die oben erläuterten Konzepte werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Examples of the concepts explained above are explained in more detail below with reference to the figures.
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt. Die Vorrichtung der 1 umfasst ein Sensorelement 10 zum Erfassen einer zu messenden Größe, welche schematisch durch einen Pfeil 14 dargestellt ist. Die zu messende Größe kann beispielsweise ein Strom sein. In diesem Fall kann das Sensorelement 10 ein beliebiges herkömmliches Strommesselement sein, beispielsweise ein auf einer Magnetfeldmessung basierendes Sensorelement wie ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistives Element, oder ein Sensorelement, welches einen Spannungsabfall über einen definierten Widerstand misst. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die Messgröße 14 eine andere Größe, beispielsweise eine Spannung, eine mechanische Größe wie beispielsweise ein Druck oder eine Kraft oder irgendeine andere interessierende Größe. Ein Ausgangssignal des Sensorelements 10, welches die zu messende Größe in analoger Form angibt, wird von einem Analog-Digital-Wandler (ADC, vom Englischen „Analog to Digital Converter“) 11 digitalisiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Analog-Digital-Wandler 11 dabei ein Multibit-Wandler, d.h. er gibt als Ausgangsabtastwerte n-Bit-Werte aus, wobei n > 1 ist. Der Analog-Digital-Wandler 11 wird mit einem Wandlertaktsignal ADCclk betrieben, welches die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 11 bestimmt. Der Analog-Digital-Wandler 11 kann beispielsweise ein Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler, beispielsweise ein zeitkontinuierlich arbeitender Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler, sein. 1 is a block diagram illustrating a device according to an embodiment. The device of 1 includes a sensor element 10 for detecting a quantity to be measured, which is indicated schematically by an arrow 14 is shown. The quantity to be measured can be, for example, a current. In this case, the sensor element 10 be any conventional current measuring element, for example, based on a magnetic field measurement sensor element such as a Hall sensor or a magnetoresistive element, or a sensor element which measures a voltage drop across a defined resistance. In other embodiments, the measurand is 14 another quantity, for example a voltage, a mechanical quantity such as a pressure or a force or any other variable of interest. An output signal of the sensor element 10 , which indicates the quantity to be measured in analog form, is provided by an analog-to-digital converter (ADC, from English "Analog to Digital Converter"). 11 digitized. In some embodiments, the analog-to-digital converter is 11 a multi-bit converter, ie it outputs as output samples n-bit values, where n> 1. The analog-to-digital converter 11 is operated with a converter clock signal ADCclk, which is the sampling rate of the analog-to-digital converter 11 certainly. The analog-to-digital converter 11 For example, it may be a sigma-delta analog-to-digital converter, such as a sigma-delta analog-to-digital converter operating on a continuous-time basis.
Die Messgröße 14 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 1 eine störungsbehaftete Messgröße, wobei die Störungen periodische Störungen, welche eine Periodendauer aufweisen, umfassen. Derartige periodische Störungssignale können beispielsweise durch den Betrieb einer Einrichtung, in welcher die Messgröße 14 gemessen wird, verursacht werden. Beispielsweise können Steuersignale für einen Elektromotor oder für einen Gleichrichter entsprechende periodische Störungen verursachen. Derartige durch Steuersignale erzeugte periodische Störungen werden später unter Bezugnahme auf 3 noch näher erläutert. Die Anwendung der hier beschriebenen Techniken und Ausführungsbeispiele ist jedoch nicht auf von Steuersignalen hervorgerufene periodische Störungen beschränkt. Beispielsweise können durch Messen von Magnetfeldsignalen gemäß einem so genannten Spinning-Current-Hallsensor-Prinzip periodische Offset-Ripple-Signale (z.B. bei einem 4-Phasen-Current-Spinning-Verfahren) als periodische Störsignale entstehen. Auch beim Verstärken eines Signals mit einem Chopper-Verstärker können periodische Störungen erzeugt werden.The measured quantity 14 is in the embodiment of 1 a disturbance measure, the disturbances comprising periodic disturbances having a period duration. Such periodic disturbance signals can, for example, by the operation of a device in which the measured variable 14 is measured. For example, control signals for an electric motor or for a rectifier may cause corresponding periodic disturbances. Such periodic disturbances generated by control signals will be described later with reference to FIG 3 explained in more detail. However, the application of the techniques and embodiments described herein is not limited to periodic disturbances caused by control signals. For example, by measuring magnetic field signals according to a so-called spinning current Hall sensor principle periodic offset ripple signals (eg in a 4-phase current spinning method) as periodic noise. Also, when amplifying a signal with a chopper amplifier, periodic noise may be generated.
Die von dem Analog-Digital-Wandler 11 ausgegebenen Werte werden in einer Mittelungseinrichtung 12 gemittelt, wobei eine Anzahl von Abtastwerten, über die gemittelt wird, einer Periodendauer oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon entspricht. So ermittelte Mittelwerte werden als Ausgangssignal out ausgegeben. The from the analog to digital converter 11 Values output are in an averaging device 12 averaged, wherein a number of samples averaged over corresponds to a period or an integer multiple thereof. Average values determined in this way are output as output signal out.
Die Mittelungseinrichtung 12 empfängt bei dem Ausführungsbeispiel der 1 dabei ein Signal ap von einem Zähler 13, wobei das Signal ap eine Anzahl von Abtastwerten entsprechend der Periodendauer angibt, über welche die Mittelung durchzuführen ist. Der Zähler 13 ermittelt dabei den Wert ap auf Basis des Wandlertaktsignals ADCclk und eines Synchronisationssignals sync, welches eine Periode entsprechend der Perioden der Störungen aufweist. Derartige Signale, welche als Synchronisationssignal sync dienen können, liegen bei vielen Einrichtungen, bei welchen derartige periodische Störungen auftreten, ohnehin vor und dienen beispielsweise zur Steuerung einer derartigen Einrichtung. Der Zähler 13 zählt dabei die Anzahl von Perioden des Wandlertaktsignals ADCclk während einer Periode des Synchronisationssignals sync. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Wert ap anhand des von dem Sensorelement 10 gemessenen Signals ermittelt werden, beispielsweise durch Analysieren des von dem Analog-Digital-Wandler 11 ausgegebenen Signals. Dies ist durch einen gepunkteten Pfeil in 1 angedeutet. In diesem Fall kann der Zähler 13 beispielsweise die Anzahl von Perioden des Wandlertaktsignals ADCclk während einer Störungsperiode Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 11 zählen. Dies kann gegebenenfalls über mehrere Störungsperioden durchgeführt werden, um einen zuverlässigen Wert zu erhalten. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Wert ap basierend auf einem Systemdesign vorgegeben sein.The averaging device 12 receives in the embodiment of 1 while a signal ap from a counter 13 , wherein the signal ap indicates a number of samples corresponding to the period over which the averaging is to be performed. The counter 13 determines the value ap on the basis of the converter clock signal ADCclk and a synchronization signal sync, which has a period corresponding to the periods of the disturbances. Such signals, which can serve as a synchronization signal sync, are already present in many devices in which such periodic disturbances occur, and serve, for example, to control such a device. The counter 13 counts the number of periods of the converter clock signal ADCclk during a period of the synchronization signal sync. In other embodiments, the value ap may be based on that of the sensor element 10 measured signal, for example by analyzing the from the analog-to-digital converter 11 output signal. This is indicated by a dotted arrow in 1 indicated. In this case, the counter can 13 For example, the number of periods of the converter clock signal ADCclk during a fault period output of the analog-to-digital converter 11 counting. This may optionally be done over several fault periods to obtain a reliable value. In other embodiments, the value ap may be predetermined based on a system design.
Es ist zu bemerken, dass neben einer Mittelung über eine Dauer, welche einer Störungsperiode entspricht, auch eine längere Mittelung beispielsweise über ein ganzzahliges Vielfaches der Störungsperiode durchgeführt werden kann. Zudem ist zu bemerken, dass zwar die bei dem Ausführungsbeispiel der 1 die Anzahl der Abtastwerte, über die gemittelt wird, einer Periode der Störung entspricht, der Beginn der Mittelung jedoch nicht mit einem Beginn der Störung synchronisiert sein muss. Zudem können, wie später unter Bezugnahme auf die 4 und 5 näher erläutert werden wird, auch mehrere Mittelungen zeitlich versetzt durchgeführt werden, um Ausgangswerte mit einer höheren Frequenz, als es der Periode der Störung entsprechen würde, auszugeben. It should be noted that in addition to averaging over a duration which corresponds to a disturbance period, a longer averaging can be carried out, for example, over an integer multiple of the disturbance period. It should also be noted that although in the embodiment of the 1 however, the number of samples averaged over corresponds to one period of the disturbance, but the beginning of the averaging need not be synchronized with a beginning of the disturbance. In addition, as later with reference to the 4 and 5 be explained in more detail, a plurality of averagings are performed offset in time to output output values with a higher frequency than would correspond to the period of the disturbance.
In 2 ist eine Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die dargestellte Reihenfolge der Verfahrensschritte ist nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere können dargestellte Verfahrensschritte mehrmals periodisch oder auch gleichzeitig in verschiedenen Schaltungsteilen durchgeführt werden. Das Verfahren der 2 kann beispielsweise in der Vorrichtung der 1 oder auch in der unten stehend diskutierten Vorrichtung der 4 ausgeführt werden, ist aber nicht hierauf beschränkt. In 2 a flowchart illustrating a method according to an embodiment is shown. The illustrated sequence of process steps is not to be construed as limiting. In particular, illustrated method steps may be performed several times periodically or simultaneously in different circuit parts. The procedure of 2 For example, in the device of 1 or in the device discussed below 4 be executed, but not limited thereto.
Bei 20 wird eine Messgröße, beispielsweise ein Strom, erfasst. Bei 21 wird die erfasste Messgröße dann in ein digitales Signal, beispielsweise in eine Multibit-Signal mit einer Vielzahl von aufeinander folgenden n-Bit-Abtastwerten, wobei n > 1 ist, gewandelt. Bei 22 werden dann die Abtastwerte des digitalen Signals über eine Dauer einer Periode einer Störung gemittelt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Dabei muss der Beginn der Mittelung nicht mit dem Beginn einer Störperiode eines der Messgröße überlagerten Störsignals zusammenfallen, sondern lediglich die Dauer stimmt im Wesentlichen überein. at 20 a measured variable, for example a current, is detected. at 21 the detected measured variable is then converted into a digital signal, for example into a multi-bit signal having a multiplicity of consecutive n-bit sampling values, where n> 1. at 22 Then, the samples of the digital signal are averaged over a period of one period of a disturbance to produce an output signal. In this case, the beginning of the averaging does not have to coincide with the start of a disturbance period of a disturbance signal superimposed on the measured variable, but only the duration substantially coincides.
Dabei können auch mehrere zeitversetzte Mittelungen, welche sich teilweise überlappen, durchgeführt werden, um das so erzeugte Ausgangssignal häufiger zu aktualisieren. Dies kann bei manchen Ausführungsbeispielen zu einer geringeren Verzögerung des Ausgangssignals führen, was beispielsweise bei Anwendungen hilfreich ist, bei welchen die Messgröße auf Basis des Ausgangssignals geregelt wird. In this case, a plurality of time-offset averaging, which partially overlap, can be performed in order to update the output signal thus generated more frequently. In some embodiments, this can lead to a lower delay of the output signal, which is helpful, for example, in applications in which the measured variable is regulated on the basis of the output signal.
Um die Vorrichtung der 1 und das Verfahren der 2 näher zu erläutern, zeigt 3 einige Signale für ein Beispiel einer Motorsteuerung, bei welchem ein Motor mit einem pulsbreitenmodulierten (PWM) Steuersignal 32 angesteuert wird. Zur Steuerung des Motors werden weiterhin Synchronisationssignale 33, 34 verwendet, deren Periodendauer der Periode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals 32 entspricht. Mit dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal 32 wird beispielsweise ein Motorstrom erhöht oder erniedrigt. Bei einem hohen Wert (beispielsweise 200 Volt) des Steuersignals 32 steigt beispielsweise ein Strom in einem Motor an, und bei einem niedrigen Wert (beispielsweise 0 Volt) fällt er ab, was zu der Dreiecksform der Kurve 31 führt. Eine gestrichelte Kurve 30 zeigt dabei ein sinusförmiges Signal, welches einem interessierenden Wechselstrom, entspricht, und eine durchgezogene Kurve 36 zeigt das Signal mit Störungen, auch als „ripples“ bezeichnet, welche in dem Signal durch das pulsbreitenmodulierte Steuersignal verursacht werden, so dass zunächst ein störbehaftetes Signal gemäß der durchgezogenen Kurve 36 vorliegt. Dieses störbehaftete Signal kann beispielsweise von einem Stromsensor wie einem Hallsensor erfasst werden. Für manche Anwendungen ist jedoch das Signal entsprechend der Kurve 30 von Interesse. Beispielsweise kann das sinusförmige Signal gemäß der Kurve 30 für Regelungszwecke, z.B. zur Motorregelung, verwendet werden. Das Signal entsprechend der Kurve 30 kann auch als Grundsignal bezeichnet werden, welches von Störungen überlagert ist, so dass sich ein Signal entsprechend der Kurve 36 ergibt.To the device of 1 and the method of 2 to explain in more detail, shows 3 some signals for an example of a motor control, in which a motor with a pulse width modulated (PWM) control signal 32 is controlled. To control the engine continue to be sync signals 33 . 34 used, whose period of the period of the pulse width modulated control signal 32 equivalent. With the pulse width modulated control signal 32 For example, a motor current is increased or decreased. At a high value (for example, 200 volts) of the control signal 32 For example, a current in a motor increases, and at a low value (for example, 0 volts) it drops, resulting in the triangular shape of the curve 31 leads. A dashed curve 30 shows a sinusoidal signal, which corresponds to an interesting alternating current, and a solid curve 36 shows the signal with interference, also referred to as "ripples", which are caused in the signal by the pulse width modulated control signal, so that initially a noisy signal according to the solid curve 36 is present. This noisy signal can be detected for example by a current sensor such as a Hall sensor. For some applications, however, the signal is according to the curve 30 of interest. For example, the sinusoidal signal according to the curve 30 used for control purposes, eg for engine control. The signal according to the curve 30 can also be referred to as a fundamental signal, which is superimposed by interference, so that a signal corresponding to the curve 36 results.
Mit 31 ist ein vergrößerter Ausschnitt dieser durchgezogenen Kurve 36 gezeigt, bei welchem die dreiecksförmigen „ripple“ zusammen mit Spitzen, welche beispielsweise durch das Einschalten und Ausschalten des pulsweitenmodulierten Steuersignals 32 oder durch die Synchronisationssignale 33, 34 verursacht werden, dargestellt sind. Die Synchronisationssignale 33 und 34 weisen eine Frequenz gleich einer Frequenz des Steuersignals 32 und somit einer Frequenz der Störungen beispielsweise entsprechend der Kurve 31 oder der durchgezogenen Kurve 30 auf. Dieses Dreiecksignal stellt ein Beispiel für ein periodisches Störsignal dar, mit welchem die eigentliche Messgröße (gestrichelte Kurve 30) beaufschlagt ist. Durch eine Mittelung, wie sie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 diskutiert wurde, kann der Einfluss des Störsignals beseitigt oder zumindest verringert werden. With 31 is an enlarged section of this solid curve 36 shown in which the triangular "ripple" along with peaks, for example, by turning on and off the pulse width modulated control signal 32 or by the synchronization signals 33 . 34 caused are shown. The synchronization signals 33 and 34 have a frequency equal to a frequency of the control signal 32 and thus a frequency of the disturbances, for example according to the curve 31 or the solid curve 30 on. This triangular signal represents an example of a periodic interference signal with which the actual measured variable (dashed curve 30 ) is acted upon. By an averaging, as with reference to the 1 and 2 has been discussed, the influence of the interference signal can be eliminated or at least reduced.
Zudem ist zur Veranschaulichung in 3 mit 35 ein Taktsignal eines Analog-Digital-Wandlers wie des Analog-Digital-Wandlers 11 der 1 bezeichnet, welches eine Frequenz fADC aufweist. Bei den Beispielsignalen der 3 würde der Zähler 13 beispielsweise die Anzahl von Perioden des Analog-Digital-Wandlertaktsignals 35 zwischen zwei Pulsen eines der Synchronisationssignale 33, 34 zählen, um somit die Periodendauer der Störungen bzw. die Anzahl von Abtastwerten ap, über welche gemittelt wird, zu ermitteln. Während bei dem dargestellten Beispiel die Synchronisationssignale 33, 34 Pulse im Abstand einer Periodendauer der Störungen aufweisen, um so eine Information über die Periodendauer zu geben, können derartige Pulse bei anderen Ausführungsbeispielen auch Abstände eines Vielfachen oder eines Bruchteils der Periodendauer aufweist, was ebenfalls eine Information über die Periodendauer darstellt. In addition, for illustration in 3 With 35 a clock signal of an analog-to-digital converter such as the analog-to-digital converter 11 of the 1 denoted having a frequency f ADC . In the example signals of 3 would the counter 13 For example, the number of periods of the analog-to-digital converter clock signal 35 between two pulses of one of the synchronization signals 33 . 34 count, so as to determine the period of the perturbations or the number of samples ap, which is averaged over. While in the illustrated example, the synchronization signals 33 . 34 Pulse at a distance of a period of the interference have, so as to give information about the period, such pulses in other embodiments may also have distances of a multiple or a fraction of the period, which also provides information about the period.
Eine Taktfrequenz des Signals 35 ist dabei deutlich größer als eine Frequenz des PWM-Steuersignals 32 bzw. der Synchronisationssignale 33, 34, beispielsweise zwischen 10 und 20 Mal größer.A clock frequency of the signal 35 is significantly larger than a frequency of the PWM control signal 32 or the synchronization signals 33 . 34 , for example between 10 and 20 times larger.
In 4 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 wird ein Strom mittels eines Sensors 40, im dargestellten Beispiel mittels eines Hall-Sensors, gemessen. Der Strom kann beispielsweise ein Strom in einem Elektromotor oder ein Strom in einem Wechselrichter, beispielsweise einen Wechselrichter einer Solarzelle, sein, ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Statt des Hall-Sensors 40 kann auch eine andere Art von Sensor verwendet werden, beispielsweise ein XMR-Magnetfeldsensor oder ein auf einer Spannungsmessung über einen definierten Widerstand basierender Sensor. In 4 a block diagram is shown for illustrating a further embodiment. In the embodiment of the 4 becomes a current by means of a sensor 40 , measured in the example shown by means of a Hall sensor. The current may be, for example, a current in an electric motor or a current in an inverter, for example an inverter of a Solar cell, but is not limited to this. Instead of the Hall sensor 40 It is also possible to use a different type of sensor, for example an XMR magnetic field sensor or a sensor based on a voltage measurement via a defined resistance.
Ein Ausgangssignal des Sensors wird bei dem Ausführungsbeispiel der 4 einem Analog-Digital-Wandler 44 zugeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 ist der Analog-Digital-Wandler 44 ein Multibit-Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler mit digitaler Nachverfolgung und einer Multibit-Ausgabe, wie in 4 durch die Bezeichnung „> 1 Bit“ angedeutet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 ist der Analog-Digital-Wandler 44 zudem ein zeitkontinuierlich arbeitender Analog-Digital-Wandler. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Arten von Analog-Digital-Wandlern, beispielsweise Analog-Digital-Wandler mit geschalteten Kapazitäten oder andere Arten von Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlern, verwendet werden. An output signal of the sensor is in the embodiment of the 4 an analog-to-digital converter 44 fed. In the embodiment of the 4 is the analog-to-digital converter 44 a multibit sigma-delta analog-to-digital converter with digital tracking and a multi-bit output, as in 4 indicated by the designation "> 1 bit". In the embodiment of the 4 is the analog-to-digital converter 44 also a continuous-time analog-to-digital converter. In other embodiments, other types of analog-to-digital converters, such as switched-capacitor analog-to-digital converters or other types of sigma-delta analog-to-digital converters, may be used.
Der Analog-Digital-Wandler 44 umfasst einen Subtrahierer 45, wobei einem positiven Eingang des Subtrahierers 45 ein Signal des Sensors 40 und einem negativen Eingang des Subtrahierers 45 das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 44 über eine Rückkopplungsschleife mit einem Multibit-Digital-Analog-Wandler 49 zugeführt wird. Der Multibit-Digital-Analog-Wandler (DAC) 49 dient dabei dazu, das digitale Ausgangssignal in ein Analogsignal zu wandeln.The analog-to-digital converter 44 includes a subtractor 45 , wherein a positive input of the subtractor 45 a signal from the sensor 40 and a negative input of the subtractor 45 the output signal of the analog-to-digital converter 44 via a feedback loop with a multi-bit digital-to-analog converter 49 is supplied. The Multibit Digital-to-Analog Converter (DAC) 49 serves to convert the digital output signal into an analogue signal.
Ein Ausgangssignal des Subtrahierers 45 wird einem analogen Integrator 46 zugeführt. Ein Ausgangssignal des analogen Integrators 46 wird einem mehrstufigen Komparator 47 zugeführt, welcher das Ausgangssignal des analogen Integrators 46 mit einer Wandlertaktfrequenz fADC abtastet und beispielsweise mit mehreren Schwellenwerten vergleicht, um abhängig von diesem Vergleich einen zugeordneten Wert eines Multibit-Digitalsignals auszugeben (beispielsweise ein 2-Bit Signal, 3-Bit Signal, 4-Bit Signal und dergleichen). Ein Ausgangssignal des Komparators 47 wird dann von einem digitalen Integrator 48 integriert, um das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 44 zu bilden. Ein Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler mit dem in 4 dargestellten Aufbau weist dabei eine inhärente Tiefpassfilterfunktion auf, mit welcher Spitzen, wie beispielsweise der Kurve 31 der 3, zumindest bis zu einem gewissen Maß bereits unterdrückt werden können. An output signal of the subtractor 45 becomes an analog integrator 46 fed. An output signal of the analog integrator 46 becomes a multilevel comparator 47 which supplies the output signal of the analog integrator 46 samples with a converter clock frequency f ADC and compares, for example, with a plurality of threshold values to output an associated value of a multi-bit digital signal (for example a 2-bit signal, 3-bit signal, 4-bit signal and the like) depending on this comparison. An output signal of the comparator 47 is then from a digital integrator 48 integrated to the output signal of the analog-to-digital converter 44 to build. A sigma-delta analog-to-digital converter with the in 4 In this case, the construction shown has an inherent low-pass filter function, with which peaks, such as the curve 31 of the 3 , at least to a certain extent can already be suppressed.
Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 44 wird einem Block 410 zur Mittelung durchgeführt. Der Block 410 umfasst dabei vier digitale Integratoren 411–414, welche das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 44 jeweils über eine Periodendauer einer Störung integrieren, wobei die Mittelung durch die vier Integratoren 411–414 bei dem Ausführungsbeispiel der 4 zeitversetzt erfolgt. Die digitalen Integratoren 411–414 werden dabei, wie dargestellt, von Signalen update1 bis update4 angesteuert, welche in einer Einrichtung 42 erzeugt werden. Die Einrichtung 42 empfängt das Analog-Digital-Wandler-Taktsignal mit der Frequenz fADC sowie ein Synchronisationssignal sync, welches eine Periodendauer der Störung angibt, und erzeugt daraus die Signale update1 bis update4 sowie optional ein Signal update. Diese Signale geben den Integratoren 411–414 Anfang bzw. Ende der Mittelungsperioden vor. Hierzu umfasst die Einrichtung 42 einen Zähler 43, welche die Anzahl der Taktzyklen des Analog-Digital-Wandler-Taktsignals während einer Periode des Synchronisationssignals sync zählt, wie bereits unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Durch Verzögerung werden dann die verschiedenen Signale update1 bis update4 erzeugt. Ein Multiplexer 415 gibt dann, beispielsweise gesteuert durch das Signal update, alternierend die Ausgangssignale der Integratoren 411–414 aus. Das Multibit-Ausgangssignal des Multiplexers 415 kann dann optional noch einem Parallel-Serienwandler 416 zugeführt werden, welcher auf Basis einer Aktualisierungsfrequenz fupdate, der Analog-Digital-Wandler-Taktfrequenz fADC und/oder einer Synchronisationsfrequenz fsync des Synchronisationssignals sync ein serielles 1 Bit Ausgangssignal out erzeugt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch direkt das Multibit-Signal, welches durch den Multiplexer 415 ausgegeben wird, als Ausgangssignal verwendet werden. The output signal of the analog-to-digital converter 44 becomes a block 410 for averaging. The block 410 includes four digital integrators 411 - 414 indicating the output signal of the analog-to-digital converter 44 each integrate over a period of a fault, wherein the averaging by the four integrators 411 - 414 in the embodiment of the 4 delayed. The digital integrators 411 - 414 are thereby, as shown, driven by signals update1 to update4, which in a device 42 be generated. The device 42 receives the analog-to-digital converter clock signal at the frequency f ADC and a synchronization signal sync, which indicates a period of the disturbance, and generates therefrom the signals update1 to update4 and optionally a signal update. These signals give the integrators 411 - 414 Beginning or end of the averaging periods. This includes the facility 42 a counter 43 which counts the number of clock cycles of the analog-to-digital converter clock signal during a period of the synchronization signal sync, as already described with reference to FIG 1 explained. Delay then generates the various signals update1 to update4. A multiplexer 415 Then, for example, controlled by the signal update, alternately outputs the outputs of the integrators 411 - 414 out. The multibit output of the multiplexer 415 can then optionally another parallel-to-serial converter 416 supplied, which on the basis of an update frequency f update , the analog-to-digital converter clock frequency f ADC and / or a synchronization frequency f sync of the synchronization signal sync generates a serial 1-bit output signal out. In other embodiments, also directly the multi-bit signal, which by the multiplexer 415 is output, used as an output signal.
Zudem kann optional zur Erzeugung des Analog-Digital-Wandler-Taktsignals ein Oszillator 41 mit einer fraktionalen Phasenregelschleife (PLL) verwendet werden, mit welcher das Taktsignal bis zu einem gewissen Grad an das Synchronisationssignal sync angepasst werden kann. Je nach verwendetem Analog-Digital-Wandler kann dabei die Möglichkeit der Anpassung begrenzt sein. Beispielsweise kann üblicherweise bei einem Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler, wie in 4 dargestellt, lediglich eine Anpassung um einige Prozente erfolgen, ohne dass Stabilitätsprobleme erzeugt werden. Über eine derartige Anpassung kann beispielsweise die Taktfrequenz fADC derart angepasst werden, dass eine ganzzahlige Anzahl von Abtastwerten in einer Periode der Störungen vorliegt, z.B. fADC ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz der Störungen ist.In addition, optionally for generating the analog-to-digital converter clock signal, an oscillator 41 be used with a fractional phase locked loop (PLL), with which the clock signal can be adapted to a certain degree to the synchronization signal sync. Depending on the analog-to-digital converter used, the possibility of adaptation may be limited. For example, in a sigma-delta analog-to-digital converter, as in 4 just a few percent adjustment without creating stability issues. By means of such an adaptation, for example, the clock frequency f ADC can be adapted such that an integer number of samples is present in a period of the disturbances, eg f ADC is an integer multiple of a frequency of the disturbances.
Während bei dem Ausführungsbeispiel der 4 vier Integratoren 411–414 verwendet werden, um vier versetzte Mittelwerte zu bilden, kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch eine andere Anzahl von Integratoren verwendet werden. While in the embodiment of the 4 four integrators 411 - 414 can be used to form four offset averages, other embodiments may use a different number of integrators.
Optional kann, wie durch einen gestrichelten Pfeil 417 angedeutet, das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 44 zudem für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann dieses Ausgangssignal einem digitalen Filterpfad 418 zugeführt werden, über welchen z.B. eine Amplitude der „ripples“ oder andere Eigenschaften der „ripples“, d.h. der Störungen, überwacht werden können. Über eine derartige Überwachung können z.B. im Falle eine Motorregelung Fehlfunktionen des Motors, z.B. ein blockieren des Motors, erkannt werden.Optionally, as indicated by a dashed arrow 417 indicated the output signal of Analog-to-digital converter 44 also be used for other purposes. For example, this output signal may be a digital filter path 418 can be supplied via which, for example, an amplitude of the "ripples" or other properties of the "ripples", ie the interference can be monitored. By means of such monitoring, malfunction of the engine, for example a blockage of the engine, can be detected, for example in the case of engine control.
Um die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der 4 weiter zu veranschaulichen, werden in den 5 und 6 schematisch Beispiele für mögliche Signalverläufe gezeigt. Diese Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung, und je nach Anwendung und Implementierung können die Signalverläufe auch andere Formen annehmen. To the operation of the embodiment of 4 To illustrate further in the 5 and 6 schematically shown examples of possible waveforms. These examples are for illustration only, and depending on the application and implementation, the waveforms may take other forms.
Eine Kurve 55 zeigt einen störungsfreien Signalverlauf, in diesem Fall einen sinusförmigen Signalverlauf. Dem sinusförmigen Signalverlauf sind bei dem Beispiel der 5 dreiecksförmige Störungen überlagert, welche zu Abtastwerten 54 am Ausgang eines Digital-Analog-Wandlers, wie dem Digital-Analog-Wandler 44 der 4, führen. Klammern 53, mit Σ bezeichnet, deuten eine Mittelwertbildung jeweils über eine Periode der Störungen an. Dies entspricht der Mittelwertbildung durch einen einzigen Integrator, beispielsweise den Integrator 411 der 4. Auf Basis dieser Mittelwerte ergibt sich dann beispielsweise eine Kurve 57, aus welcher dann eine Sinuskurve 56 rekonstruiert werden kann. Gegenüber der ursprünglichen Kurve 55 weist die Kurve 56 eine relativ hohe Verzögerung auf. A curve 55 shows a trouble-free waveform, in this case, a sinusoidal waveform. The sinusoidal waveform are in the example of 5 superimposed triangular perturbations, which become samples 54 at the output of a digital-to-analog converter, such as the digital-to-analog converter 44 of the 4 , to lead. clinch 53 , denoted by Σ, indicate averaging each over a period of the disturbances. This corresponds to averaging by a single integrator, such as the integrator 411 of the 4 , On the basis of these mean values, for example, a curve results 57 , from which then a sinusoid 56 can be reconstructed. Opposite the original curve 55 shows the curve 56 a relatively high delay.
Klammern 50–52 und die Klammer 53 in 5 illustrieren die zeitversetzte Mittelwertbildung durch mehrere Integratoren, beispielsweise vier Integratoren, wie in 4 dargestellt (Integratoren 411–414). Hier wird also in jeder Periode der Störungen vier Mal mit einer Mittelwertbildung begonnen. Dies führt zu einem Ausgangssignal, wie durch eine Kurve 59 angegeben, aus welcher wiederum ein Sinussignal 58 rekonstruiert werden kann. Dieses Sinussignal 58 weist gegenüber der Kurve 55 eine deutlich geringere Verzögerung auf, als die Kurve 56. Somit kann bei Ausführungsbeispielen durch eine zeitversetzte Mittelwertbildung eine Verzögerung des Ausgangssignals verringert werden, was beispielsweise beim Einsatz in Regelschleifen hilfreich sein kann, d.h., wenn die Messgröße auf Basis des Ausgangssignals geregelt wird. Bei Anwendungen, bei welchen die Verzögerung unkritisch ist, kann beispielsweise auch eine Ausgestaltung mit einer einzigen Mittelwertbildung, beispielsweise einem einzigen Integrator, implementiert werden. clinch 50 - 52 and the clip 53 in 5 illustrate the time-averaged averaging by a plurality of integrators, for example, four integrators, as in FIG 4 represented (integrators 411 - 414 ). In this case, averaging is started four times in each period of the disturbances. This leads to an output signal, such as through a curve 59 indicated, from which in turn a sinusoidal signal 58 can be reconstructed. This sinusoidal signal 58 points opposite the curve 55 a much lower delay than the curve 56 , Thus, in embodiments by a time-averaged averaging a delay of the output signal can be reduced, which may be helpful for example when used in control loops, ie, when the measured variable is controlled on the basis of the output signal. For example, in applications where the delay is not critical, a single averaging embodiment such as a single integrator may also be implemented.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann durch die dargestellte Mittelwertbildung eine geringere Verzögerung bei der Erzeugung des Ausgangssignals erreicht werden als bei anderen Herangehensweisen, z.B. beim Einsatz eines Tiefpassfilters mit nachgeschaltetem Analog/Digital-Wandler.In some embodiments, the illustrated averaging may provide less delay in producing the output signal than in other approaches, e.g. when using a low-pass filter with downstream analog / digital converter.
In 6 ist ein Synchronisieren der Aktualisierungsrate des Ausgangssignals auf das Synchronisationssignal sync und die Bestimmung der Anzahl N von Abtastwerten der Phasenverschiebung zwischen den Signalen update1 bis update4 dargestellt. 6 zeigt dabei das Wandlertaktsignal mit der Frequenz fADC sowie ein Beispiel für ein Synchronisationssignal. Die Dauer der Mittelwertbildung kann beispielsweise von einer fallenden Flanke des Synchronisationssignals zur nächsten fallenden Flanke des Synchronisationssignals sein. Mit update1 bis update4 sind dann Beispiele für entsprechende Signale aus 4 bezeichnet, welche jeweils über N Abtastwerte gehen. Die Phasenverschiebung zwischen zweien dieser update-Signale beträgt dann N/M-Abtastwerte, wobei M die Anzahl der update-Signale (im Beispiel 4) darstellt. In 6 a synchronization of the update rate of the output signal to the synchronization signal sync and the determination of the number N of samples of the phase shift between the signals update1 to update4 is shown. 6 shows the converter clock signal with the frequency f ADC and an example of a synchronization signal. The duration of the averaging can be, for example, from a falling edge of the synchronization signal to the next falling edge of the synchronization signal. With update1 to update4, examples of corresponding signals are then off 4 which each pass over N samples. The phase shift between two of these update signals is then N / M samples, where M is the number of update signals (in example 4).
Eine sich so ergebende Aktualisierungsrate fupdate kann somit ein Vielfaches der Frequenz der Störungen sein, beispielsweise, wie dargestellt, die vierfache Frequenz der Störungen. Um Beispiele für Zahlenwerte zu geben, kann beispielsweise die Frequenz fADC in der Größenordnung 10 MHz liegen, und das Multibit-Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers kann ein 6-Bit Ausgangssignal mit Abtastwerten sein, welche bei diesem Beispiel in Zeitabständen von 100 ms erzeugt werden. Bei einer Frequenz des Synchronisationssignals fsync (entsprechend der Frequenz der Störungen) von 50 kHz und vier zeitversetzten Mittelwertbildungen, wie dargestellt, würde eine Verzögerung, wie in 5 für die Kurve 58 dargestellt, beispielsweise 5µs betragen. Eine Durchschnittsbildung würde über 200 Abtastwerte erfolgen, wobei die Durchschnittswertung über 200 6-Bit Abtastwerte zu einer effektiven Auflösung von etwa 14 Bit führen würde. Die Aktualisierungsrate wäre bei diesem Beispiel 200 kHz. Allgemein ist die Aktualisierungsrate fupdate größer oder gleich der Frequenz der Störungen fripple, aber deutlich kleiner als die Frequenz des Analog-Digital-Wandler-Taktsignals fADC. Dies kann eine elektromagnetische Emission der Ausgangsleitung verringern.A resulting update rate f update can thus be a multiple of the frequency of the interference, for example, as shown, the fourfold frequency of the interference. For example, to give numerical values, the frequency f ADC may be on the order of 10 MHz, and the multibit output of the digital-to-analog converter may be a 6-bit output with samples, which in this example is at intervals of 100 ms be generated. At a frequency of the synchronization signal f sync (corresponding to the frequency of the noise) of 50 kHz and four time-averaged averaging, as shown, a delay, as in FIG 5 for the curve 58 represented, for example, be 5μs. Averaging would be done over 200 samples, with the average score over 200 6-bit samples leading to an effective resolution of about 14 bits. The update rate would be 200 kHz in this example. Generally, the update rate f update is greater than or equal to the frequency of the f ripple noise , but significantly less than the frequency of the analog-to-digital converter clock signal f ADC . This can reduce electromagnetic emission of the output line.
Bei diesen Zahlenwerten kann der Oszillator 41 beispielsweise dazu dienen, die Frequenz fADC zwischen zwei benachbarten ganzzahligen Werten des fraktionalen Teilers anzupassen, d.h., beispielsweise zwischen 50 oder 51 in dem oben diskutierten Fall fADC = 10MHz, fupdate = 200kHz, fripple = fsync = 50kHz. Dies führt zu einer effektiven Verzögerung von 10µs und einer update-Periode von 5µs. In diesem Fall muss beispielsweise der interne Oszillator nur um 2 Prozent angezeigt werden. Die obigen Zahlenwerte dienen lediglich der Veranschaulichung, und je nach Implementierung und Anwendung sind andere Werte möglich. These numbers can be the oscillator 41 for example, to adjust the frequency f ADC between two adjacent integer values of the fractional divider, ie, for example, between 50 or 51 in the case discussed above, f ADC = 10MHz, f update = 200kHz, f ripple = f sync = 50kHz. This results in an effective delay of 10μs and an update period of 5μs. In this case, for example, the internal oscillator only needs to be displayed at 2 percent. The above numerical values are for illustration only, and other values are possible depending on implementation and application.
Die oben diskutierten Ausführungsbeispiele dienen lediglich als Beispiel, und es sind verschiedene Abwandlungen und Variationen möglich. Beispielsweise kann das gemittelte Ausgangssignal (zum Beispiel das Ausgangssignal des Blocks 12 der 2 oder des Blocks 410 der 4) einer weiteren Filterung unterzogen werden. Bei einer derartigen Filterung können vorherige Ausgangswerte mit Gewichtungsfaktoren addiert werden, beispielsweise mittels eines Dreiecksfilters, bei welchem ein vorhergehendes Ausgangssignal mit 1/2 gewichtete wird, das Ausgangssignal davor mit 1/4 etc. Bei dem Beispiel der 5 kann eine derartige Filterung auch auf Basis der versetzten Mittelungen vorgenommen werden, z.B. z.B. ein momentanes, z.B. gerade ausgegebenes Summensignal 50 + ½ mal ein vorhergehendes Summensignal 51 + 1/4 mal ein vorhergehendes Summensignal 52 + 1/8 mal ein vorhergehendes Summensignal 53 + 1/16 mal ein vorhergehendes Summensignal 50. Es können auch mehr oder weniger vorhergehende Summensignale berücksichtigt werden. Hierdurch kann die Filterung von Störungen noch verbessert werden, auf der anderen Seite erhöht sich bei Ausführungsbeispielen durch diese Herangehensweise eine Verzögerung.The embodiments discussed above are merely exemplary, and various modifications and variations are possible. For example, the averaged output (for example, the output of the block 12 of the 2 or the block 410 of the 4 ) are subjected to further filtering. In such a filtering, previous output values may be added with weighting factors, for example by means of a triangular filter in which a preceding output signal is weighted by 1/2, the output signal before by 1/4, etc. In the example of FIG 5 Such a filtering can also be carried out on the basis of the offset averages, for example a momentary, for example just outputted sum signal 50 + ½ times a previous sum signal 51 + 1/4 times a previous sum signal 52 + 1/8 times a previous sum signal 53 + 1/16 times a previous sum signal 50 , It is also possible to take account of more or less preceding sum signals. As a result, the filtering of interference can be further improved, on the other hand, in embodiments by this approach, a delay increases.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich oder alternativ ein Vorhersagealgorithmus verwendet werden, um beispielsweise den Rückkopplungs-Analog-Digital-Wandler 49 auf einen Zielwert voreinzustellen, was die Bearbeitung beschleunigen kann. In anderen Worten, wird beispielsweise bei einem Wandler, der nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation arbeitet, auf Basis eines vorhergehenden Ausgangssignals ein Zielwert voreingestellt. In other embodiments, additionally or alternatively, a prediction algorithm may be used to, for example, the feedback analog-to-digital converter 49 to preset to a target value, which can speed up the processing. In other words, for example, in a converter which operates on the principle of successive approximation, based on a preceding output signal, a target value is preset.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein verwendeter Analog-Digital-Wandler, wie der Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler 44 der 4, mit einer Chopper-Frequenz eines verwendeten Chopper-Verstärkers und/oder mit einer Frequenz eines sogenannten „spinning current“ des Hall-Sensors 40 synchronisiert sein. Bei der „spinning current“-Technik werden die Anschlüsse des Hall-Sensors wechselnd, beispielsweise als Eingänge und Ausgänge, verwendet, um so einen Offset zu kompensieren.In some embodiments, a used analog-to-digital converter, such as the sigma-delta analog-to-digital converter 44 of the 4 , with a chopper frequency of a used chopper amplifier and / or with a frequency of a so-called "spinning current" of the Hall sensor 40 be synchronized. In the "spinning current" technique, the terminals of the Hall sensor are used alternately, for example as inputs and outputs, so as to compensate for an offset.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann zur Verringerung des Einflusses von Spitzen ein sogenanntes „guard bending“-Schema benutzt werden, bei welchem zum Beispiel der erste und letzte Abtastwert einer Mittelungsperiode verworfen werden und nicht in die Mittelung eingehen, da insbesondere beim Umschalten, beispielsweise des PWM-Steuersignals 230 Spitzen auftreten können. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von Analog-Digital-Wandlern mit geschalteten Kapazitäten hilfreich sein, während es bei zeitkontinuierlich arbeitenden Sigma-Delta-Wandlern weniger Effekt hat. In some embodiments, to reduce the influence of spikes, a so-called "guard bending" scheme may be used, in which, for example, the first and last sample of an averaging period are discarded and not included in the averaging, since in particular when switching, for example, the PWM Control signal 230 peaks may occur. This may be particularly helpful when using switched-capacitor analog-to-digital converters, while it has less effect on sigma-delta converters operating on a continuous-time basis.
Wie bereits erwähnt, kann statt der Verwendung eines Synchronisationssignals die Zeitdauer der Mittelwertbildung auch direkt aus der Messgröße durch Ermitteln einer Periode der Störungen bestimmt werden. As already mentioned, instead of using a synchronization signal, the duration of averaging can also be determined directly from the measured variable by determining a period of the disturbances.
Zudem wurde bei dem dargestellten Beispiel eine einphasige Störung, d.h., beispielsweise ein einphasiges PWM-Steuersignal 32 in 3, verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen können mehrphasige Signale zum Einsatz kommen, was die Störungen dann entsprechend beeinflusst. In diesem Fall liegt ein Synchronisationssignal gegebenenfalls nur für eine der Phasen vor und kann dann für die anderen Phasen durch Phasenverschiebung ermittelt werden, um dann letztendlich auf Basis der Synchronisationssignale jeweilige Mittelungsperioden zu bestimmen.In addition, in the illustrated example, a single-phase fault, ie, for example, a single-phase PWM control signal 32 in 3 , used. In other embodiments, multi-phase signals can be used, which then influences the interference accordingly. In this case, a synchronization signal is possibly present only for one of the phases and can then be determined for the other phases by phase shifting, in order then finally to determine respective averaging periods on the basis of the synchronization signals.
Wie ersichtlich ist, sind somit viele Variationen und Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich. Diese sind somit nicht als einschränkend auszulegen. As can be seen, many variations and modifications of the illustrated embodiments are thus possible. These are therefore not to be construed as limiting.
